Part 01前言
一个普遍的认知是，BUCK电路的输出电压Vout必然低于输入电压Vin。但这是否意味着，只要Vout低于Vin，我们就可以任意设置输出电压呢？
答案是否定的。事实上，BUCK芯片的最大可输出电压受到其内部结构和工作原理的严格限制，绝非简单地低于输入电压即可。一个不恰当的输出电压设置，轻则导致电源无法正常启动或稳压，重则可能永久性损坏芯片。
Part 02BUCK芯片最大输出电压评估
BUCK电路的核心工作原理可以简化为公式：Vout = Vin × D，其中D为开关周期中高侧MOSFET的导通占空比。
从理论上看，如果占空比D可以达到100%，即高侧MOSFET始终保持导通，那么Vout就等于Vin。目前已经有占空比达到100%的BUCK芯片了， 接下来的分析主要针对不支持占空比达到100%的常规BUCK芯片，常规BUCK芯片需要一个最小关断时间来维持自身的正常工作。
这个必须关断的时间主要用于完成两件至关重要的事：
自举电容Bootstrap Capacitor充电：为了驱动高侧的N沟道MOSFET，需要一个比开关节点SW电压更高的悬浮电压。这个电压由自举电容提供。而这个电容的充电，必须在低侧MOSFET导通，即高侧MOSFET关断时才能完成。如果高侧一直不关断，自举电容的电荷会耗尽，导致高侧MOSFET无法维持导通，整个电路失效。
电流采样与处理：许多BUCK芯片利用低侧MOSFET导通期间来检测电感电流，也就是谷值电流检测模式，执行内部逻辑的复位和准备。这些操作同样需要一段最短的执行时间。
因此，这个不可避免的toff_min，从根本上限制了占空比的最大值，进而限制了输出电压的上限。
如何确定最大输出电压？两种核心计算方法
既然知道了限制的根源，我们就可以通过两种核心方法来量化计算出BUCK芯片在特定输入电压和工作频率下的最大输出电压。
方法一：查阅数据手册中的最大占空比（Dmax）
哈哈，这是最直接、最简单的方法。许多芯片制造商会在数据手册中明确标注出芯片能够支持的最大占空比，这个值通常在90%到98%之间。
拿到这个参数后，最大输出电压的计算非常简单：
Vout_max = Vin × Dmax
举个例子，一款BUCK芯片的数据手册标明其Dmax为95%。当输入电压Vin为24V时，其理论上能达到的最大输出电压为：
Vout_max = 24V × 95% = 22.8V
方法二：利用最小关断时间toff_min进行计算
如果数据手册中没有直接给出Dmax，通常会提供toff_min这个参数。我们可以利用它来计算出Dmax。
首先，一个开关周期的时间T = 1 / fsw （fsw为开关频率）。
最大导通时间ton_max = T - toff_min。
因此，最大占空比 Dmax = ton_max / T = (T - toff_min) / T = 1 - (toff_min / T)。
将 T = 1 / fsw 代入，得到：
Dmax = 1 - (toff_min × fsw)
进而得到最大输出电压的计算公式：
Vout_max = Vin × (1 - toff_min × fsw)
从这个计算可以看出，开关频率越高，Dmax越小，最大可输出电压也越低，这是设计高频BUCK电路时必须注意的权衡。
最后给大家提个醒，无论你的计算结果如何，最终确定的输出电压绝对不能超过数据手册推荐工作条件中规定的最大输出电压值。强行超出该范围，即使占空比支持，也极有可能导致芯片原地冒烟。
